[发明专利]一种减小甚至消除全钒液流储能电池系统漏电电流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法。 

背景技术

全钒液流储能电池作为一类新型的电能储存装置，至少由以下几部分组成：电池模块、电解液及储罐以及电解液供应系统等。电池模块由数十至数百节单电池按照压滤机方式组装而成；正、负极电解液分别储存在两个储罐中，并分别由泵驱动流经电池的正、负极进行电化学反应，实现充放电。每个电池模块的输出功率由电极面积和单电池节数决定，而电池系统的储能容量由电解液的体积和浓度决定，因此，电池系统的输出功率和储能容量可独立设计。全钒液流储能电池与其他化学储能技术相比在规模化上存在独特的优势：能量转换效率高，可达70％～80％；蓄电容量大，系统设计灵活；可靠性高，可深度放电90％以上，以及运行维护费用低和环境友好，此外在成本、效率和安全等方面也具有突出的优点，因而是大规模储能技术的首选之一。 

全钒液流储能电池系统中所有子系统的电池模块之间常常采用串联的电路连接方式来工作，是一种典型的高压体系。一个子系统构成的全钒液流储能电池系统如图1所示，而每个子系统的电池模块的液路连接方式常采用多个电池模块共用一个公用管路供应电解液，这样的电解液供应方式是一种统一供应电解液给各电池模块的方法，即电解液由泵驱动从电解液进口总管流入支路管道进入各电池模块，再从支路管道出口汇流进出口总管返回电解液储罐中。传统的电池模块电路连接方式如图2所示，从图中可知，由于各电池模块之间串联连接，各电池模块之间存在电压差；公用管道和支流部分相互连通且充满电解液，而电解液是离子导体，因此在电池的充放电过程中一部分电流会通过电解液总管和支路，与电池模块一起构成电回路，从而产生漏电电流。由此可知，产生漏电电流主要有两方面因素：一是必须要有充满电解液的公用管路；二是连通电池模块的公用管路内必须有电压。只有同时满足上面两个条件才会产生漏电电流。产生的漏电电流会降低电池的电流效率：在电池的充电过程中，漏电电流通过公用管道在电池内部做无用功。在电池放电时，漏电电流又会消耗一部分能量，削弱电路中的电流。因此人们常常采取各种措施来减小甚至消除漏电电流。在实际使用当中，常采用的方法是消除电解液公用通道或将其打断，但这类方法只能减弱漏电电流，并不能完全将其消除。另外，也有提出在公用管路通入保护电流的方法来消除漏电电流。 

如图2和3中所示的由多个子系统构成的大规模全钒液流储能电池系统，通过各子系统内和各子系统之间电池模块不同的电路连接方 式来达到系统要求的电压以及功率。这类大规模液流储能电池系统中的漏电电流比单一系统的危害要大，漏电电流可能成倍增加，严重影响电池系统的电流效率。因而在大规模的全钒液流储能电池系统中更应该想方设法消除或者减弱漏电电流造成的不利影响。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法，通过在各子系统上连接各电池模块的公用管路上制造电压等压点，来减小甚至消除漏电电流。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为： 

一种减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法，在各子系统中连接各电池模块上采用电路上并联的方式制造公用管路上电压等压点。 

所述减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法，由m个完全相同且能够独立完成充放电的电池子系统构成；每个子系统包括正极电解液储罐、负极电解液储罐、循环泵、电池模块和管路，每个子系统中的电池模块均为k个，其中m≥1，k≥2； 

当m＝1时，子系统中的各电池模块的电路通过并联方式连接； 

当m≥2时，从每个子系统中任取p个电池模块组成串联电路，再在每个子系统的k-p个剩余电池模块中任取p个电池模块，同样组成串联电路，以此类推，每次从每个子系统剩余的电池模块中取出p个电池模块，并将这些电池模块组成串联电路，直至将每个子系统中的电池模块全部用电路连接，最终将这些具有相同电池模块数量的、电路连接方式完全一致的串联电路组成并联电路，其中1≤p≤k，k为p的整数倍。 

每个子系统中的正极电解液储罐和负极电解液储罐分别通过各自的循环泵经过管路与电池模块相连通；各子系统之间没有液路上的管路连接，只有电路连接。 

电解液供应方式是一种统一供应电解液给各电池模块的方法，即电解液由泵驱动从电解液进口总管流入支路管道进入各电池模块，再从支路管道出口汇流进出口总管返回电解液储罐中。 

全钒液流储能电池系统允许的漏电电流大小由系统要求的电流效率决定； 

当全钒液流储能电池系统要求完全消除漏电电流时，p取1；